Розрахунок заземлення приватного будинку, будівлі, підстанції, електрообладнання, блискавкозахисту, кабелів, цеху: гост, приклад

Провід заземлення жовтий з салатовой смугою. Кожен, хто своїми руками монтував хоч раз проводку в своєму будинку, задавався питанням: "А навіщо, власне, він потрібен?". Чи так важливо ускладнювати конструкцію, нести зайві витрати? З якою метою робиться заземлення і як змонтувати його правильно, щоб воно виконувало покладені завдання?

Від чого рятує людей заземлення?

Ніякого іншого електрики, крім атмосферного, в житті наших далеких предків не було. І перші системи заземлення служили тільки для захисту від блискавок. Знахідки, які можна класифікувати як громовідводи, виявлені археологами при розкопках давньоєгипетських поселень. Це такі собі довгі мідні прути, одним кінцем занурені в грунт і підносяться над будівлями.

Збереглися свідчення, що ще Рамзес третій наказував встановлювати щогли, прикрашені дорогоцінними металами, для захисту храмів від блискавок. Однак після про громовідвід нічого не було чутно аж до вісімнадцятого століття, коли вони набули широкого поширення і були науково обґрунтовані.

Однак з розвитком технологій, заснованих на використанні електрики, перед вченими постало питання про захист людини від вражаючих факторів електричного струму, але на цей раз не атмосферного, а "домашнього", Згенерованого машинами, побудованими самим же людиною. Рішення виявилося лежачим на поверхні.

Дійсно, заземлення - практично точна копія конструкції громовідводу. З небезпечної зони ток відводиться в землю за допомогою фідера - металевого стержня, дроту, кабелю. За допомогою заземлення захищають електричні агрегати, домашні мережі, побутову та промислову техніку. У випадках, коли на об`єктах електропостачання трапляється пожежа, насоси пожежних автомобілів і навіть ручні стволи (брандспойти), якими пожежні бійці гасять пожежу, заземляются за допомогою спеціальних пристроїв.

Принцип захисної дії заземлення

Принцип дії заземлення надзвичайно простий. У чому вражає (руйнує) сила електричного струму? Все починається з того, що в одному місці при створенні особливих умов накопичується дуже велика кількість негативно заряджених частинок - електронів. Але так як все в природі прагне до рівноваги, то цей надлишок частинок прагне туди, де їх мало. Звучить не дуже лякає, але коли потік електронів мчить до землі від наелектризованих хмар, вони, ці крихітні частинки, примудряються нагрівати шари атмосфери до мільйонів градусів.

Винахідники навчилися пускати цей потік в мирне русло - по електричних проводах. Проходячи через дріт, електрони змушують її нагріватися, іноді від нагрівання яскраво світитися, або створювати електромагнітні поля, що приводять у рух ротори потужних моторів.

Але машини іноді виходять з ладу і потік електронів, шукаючи собі шлях, прокладає його через тіло людини. Заземлення всього-на-всього лише надає заряджених частинок, якщо так можна висловитися, альтернативний шлях - більш зручну дорогу з меншим опором.

Відео: Заземлення й грозозахист

Таким чином, більша частина електронів проходить по захисного заземлення та зменшуючи силу струму, що проходить через людське тіло. Установка і правильний розрахунок заземлення блискавкозахисту - необхідна умова безпеки проживають в будинку.

Вимоги до систем заземлення

Якщо розрахунок заземлення приватного будинку, як і рішення про необхідність його монтажу цілком лежить на совісті власника, то про виробничих будівлях і приміщеннях цього не скажеш. Так, згідно з існуючими правилами улаштування електроустановок, наявність і характеристики заземлительного системи залежать не тільки від напруги, під яким працюють машини, але також і від мікроклімату.

Розрахунок заземлення електрообладнання проводиться на стадії проектування. У приміщеннях, де користуються змінним струмом з напругою вище 50В або постійним більш 120В, пристрій заземлення обов`язково в усіх випадках. З напругою нижче - від 25В до 50В змінного струму або 60 ... 120В постійного - розрахунок заземлення ГОСТ вимагає тільки в кімнатах з підвищеною небезпекою. Заземляются також установки, розташовані під відкритим небом.

Машини, що працюють від електрики з напруга менш зазначених величин, заземляются тільки в цехах з великою вологістю або на виробництвах, де є небезпека освіти газоповітряних або газопилових вибухонебезпечних сумішей.

Числові характеристики заземлений

Розрахунок заземлення будівлі будь-якого призначення починається з визначення необхідних характеристик системи. Поняття опору заземлювального пристрою не має сенсу розглядати детально. Це не що інше як опір самого заземлювача (трубопроводу, сталевого каркаса арматури, металевого стрижня, що заземлює) укупі з заземлюючим проводом. Включати до розрахунку заземлення ці дані не варто з огляду на їх незначної величини.

Основний інтерес представляє опір заземлювача розтіканню струму. Дане опір змиритися між самим заземлителем і грунтом. Причому точка грунту береться на поверхні.

Нормативні величини опору заземлення розтіканню:

- трифазний струм 660В або однофазний 380В - 2 Ома;

- трифазний струм 380В або однофазний 220В - 4 Ома;

- трифазний струм 220В або однофазний 127В - 8 Ом.

природні заземлювачі

Розрахунок заземлення залежить від типу і характеристик об`єкта, що захищається. Однак для деяких типів будівель, зокрема приватних будинків і котеджів, видається цілком можливим скористатися природними заземлювачами.

Відео: Як роблять заземлення медичного обладнання в медичних установах?

Найкращим з них по праву вважається будь-яка комунікація, проведена в будинок за допомогою металевих труб, прокладених під землею. Домовласникам, в розпорядженні яких така підводка є, в принципі, можна і не проводити розрахунок заземлення. Приклад - водопровід із сталевих труб або лінія каналізації від будинку до септика, виконана з чавуну.

За рахунок своєї протяжності такі комунікації мають зазвичай відмінні показники по величині опору розтікання. Особливо добре працює саме водопровідна лінія. Справа в тому, що щоб уникнути переморажіванія труб в зимовий час такі лінії закопують нижче глибини максимального промерзання грунту в даній місцевості. А це, в свою чергу, охороняє систему від зростання опору, викликаного як перетворенням ґрунтової вологи в лід, так і навпаки - пересиханням грунту.

Другим варіантом природного заземлювача може служити арматура бетонного фундаменту. Однак є одна умова - годиться тільки арматура зі звареним каркасом, так як між прутами, пов`язаними за допомогою в`язального дроту, немає достатньо надійного контакту.

штучні заземлювачі

Однак останнім часом комунікації надзвичайно рідко прокладаються металевими трубами безпосередньо в грунті через недовговічності такого способу. Найчастіше елементи заземлення виготовляються і встановлюються спеціально, чому передує розрахунок заземлення. Приклад найпоширенішою конструкції - забиті в грунт металеві стрижні. Кінці стрижнів, які виступають з грунту, з`єднуються в єдину електричну ланцюг. Надійного з`єднання домагаються різними способами - електродугової зварюванням, різьбових з`єднань і т.д.

Така конструкція є універсальною і найбільш поширеною. На ній слід зупинитися детальніше. У чому ж її універсальність? Вся справа в стрижнях - якщо опір розтіканню електричного струму виявляється вище необхідного, систему просто нарощують додатковими елементами. До того ж грає роль надзвичайна простота такого заземлення і можливість змонтувати його з будь-яких наявних підручних матеріалів.

Основа заземлення - металеві стрижні. Як показує практика виготовлення і експлуатації заземлювачів, основна вимога до них - вони повинні легко забиватися в грунт за допомогою звичайної кувалди при довжині близько 1,5 метра.

Для цих цілей найчастіше береться сталева дюймова труба або сантиметровий пруток (арматура). Іншими словами - все, що залишилося на будмайданчику після зведення будинку.

Вся конструкція монтується на відстані близько 2 метрів від будівлі. Прути забиваються в грунт на відстані 1,5 метрів один від одного у вигляді прямої лінії або замкнутого контуру. Між кінцями прутів прокопується канавка невеликої глибини і ширини, в яку вкладається сталевий дріт або арматура приблизно 4 ... 6 мм і приварюється по черзі до кінця кожного стержня. Потім все стрижні забиваються глибше, так щоб з`єднує їх контур занурився в грунт, і вся конструкція засипається. На поверхні залишається кінець стержня, найближчого до дому - для приєднання заземлювального контуру електропроводки.

Розрахунок системи заземлення

Розрахунок зводиться до розрахунку кількості стрижнів, необхідних для досягнення заданих параметрів заземлення. Для того щоб зробити розрахунок необхідно знати опір одного стержня. Це опір можна виміряти або розрахувати.

Замір проводиться методом, показаним на малюнку.

Опір стрижня визначають за формулою

R = U / I, де

U - напруга, виміряна вольтметром, В;

I - сила струму, виміряна амперметром, А.

Розрахунок заземлення можна зробити і без вимірів, для цього необхідно скористатися досить складною формулою, універсальної для будь-яких вертикальних заземлювачів.

Для розрахунку за допомогою цієї формули необхідні такі вихідні дані:

&rho-_екв - еквівалентний питомий опір ґрунту, Ом м;

L - довжина стержня, м;

d - діаметр стержня, м;

Т - відстань від поверхні грунту до середини заземлювача, (геометрична середина стрижня), м.

Еквівалентний питомий опір грунту - значення нормоване для відомих видів грунтів:

- торфовища, лесів відкладення - 15 ... 25 Ом м;

- гумус, чорнозем - 45 ... 55 Ом м;

- глини і суглинки - 55 ... 65 Ом м;

- піщано-глинисті грунти - 140 ... 160 Ом м;

- пісковики при глибині грунтових вод до 5м - 500 Ом м;

- пісковики з грунтовими водами глибше 5м - 1000 Ом м;

Після того, як відомо опір одного вертикального стрижня, можна розрахувати їх необхідну кількість.

R_н - нормований опір розтікання струму заземлюючих пристроїв, якi Ом;

&psi- - сезонний кліматичний коефіцієнт опору грунту, для середньої смуги Російської федерації може прийматися рівним 1,7.

Як це виглядає практично?

Розрахунок заземлення електрообладнання. Приклад - приватний будинок, використовується однофазна електрична мережа, необхідний опір розтіканню - не вище 4 Ом. Місце розташування - черноземье: еквівалентний питомий опір грунту дорівнює 50 Ом м. Для обладнання системи заземлення використовуються сталеві труби довжиною 160 см, діаметром 32 мм.

Розрахунок одного заземлювача:

Знаючи опір розтіканню n-ного заземлювача, неважко розрахувати необхідну їх кількість:

Відповідь: 11 заземлювачів.

Поради

Сухий грунт - нікудишній провідник електричного струму, тому на піщаних грунтах чим довше заземлюючі стрижні, тим краще.

Перебуваючи постійно у вологому грунті, конструкція з тонкого металу дуже швидко зруйнується в результаті корозії і перестане виконувати покладені на неї функції. Тому заземлюючі стрижні повинні бути виконані з досить товстих прокатних матеріалів.

Відмінним заземленням може послужити водоносна свердловина, якщо обсадна труба - метал.

Якщо дах будинку виконана з металочерепиці (профнастилу), її в обов`язковому порядку заземлюють. Така конструкція - прекрасна блискавкозахист будівлі.

Готовий блискавковідвід можна отримати, заземливши металеву щоглу телевізійної антени, якщо така є.

Особливості розрахунку заземлення промислових об`єктів

Розрахунок заземлення підстанції просто необхідний. На території електричної підстанції знаходиться велика кількість обладнання, що працює з великою напругою. Майже все обладнання (трансформатори, електричні щити, залізобетонні і залізні опори машин, муфти кабелів, кожухи кабельних каналів і розмикачів) в обов`язковому порядку заземлюється.

Опір розтікання струму на розглянутих об`єктах не повинно перевищувати 0,5 Ома. Для досягнення заданої цифри при влаштуванні обладнання підстанцій по максимуму користуються природними заземлювачами, такими як трубопроводи підземних кабельних каналів, металевими опорами електропередач і підтримують їх тросами.

Опір таких систем розраховується за формулою:

де

R_тр - опір троса однієї опори ЛЕП, Ом;

R_оп - опір розтікання струму самої опори, Ом.

Розрахунок заземлення цеху промислового підприємства проводиться в залежності від наявності та кількості встановленого в ньому обладнання. Сам алгоритм розрахунку нічим не відрізняється від розглянутого прикладу. За розглянутою схемою проводиться і розрахунок заземлення кабелів.